2种栽培方式对5个马铃薯品种营养成分及抗氧化活性的影响

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　　关键词：马铃薯;品种;栽培方式;营养成分;抗氧化活性;DPPH·;清除率;总酚
　　马铃薯广泛分布于地中海地区、欧洲、南美洲、东亚（中国）和南亚。马铃薯适应性强、易种植，营养价值高，是我国五大主食之一。马铃薯脂肪含量低，富含膳食纤维、碳水化合物和优质蛋白质，并且含有大量的酚类、维生素等抗氧化物质[1]。抗氧化物质能与自由基反应，形成非反应性的稳定自由基，从而降低自由基造成损伤的能力，保护身体免受诸如冠心病、癌症、糖尿病等疾病的侵害。因此，马铃薯具有功能性食品的潜力[2]。
　　据报道，马铃薯的营养成分受到一些因素如品种、农业实践、农业气候因子或土壤类型的影响，但品种和栽培方式是重要的因素[3-4]。不同品种马铃薯间营养成分、多酚含量和种类、抗氧化活性差异较大，甚至有数倍差距[5]。如今设施栽培广泛使用，通过调整设施条件可以无视当地气候、季节和温度，使农业生产具有更大的灵活性。但设施栽培具有弱光（光照度弱、光照时间短、光质差、紫外线含量低）、低浓度CO2和高温相结合的复杂环境，会对马铃薯的生长发育产生影响。
　　本试验分析设施栽培和常规栽培2种栽培方式与5个马铃薯品种的营养成分水平、抗氧化活性的关系，可为不同品种的马铃薯栽培方式提供理论依据，也为马铃薯产业发展以及产品开发提供参考。
　　1 材料与方法
　　1.1 试验材料与试剂
　　马铃薯品種中薯5号、中薯3号、中薯20号、华颂7号、兴佳2号，由金华市农业科学研究院提供，每个品种分为常规栽培和设施栽培，其余生长条件相同。采集的新鲜马铃薯测完含水量及维生素C含量后，洗净，切成薄片，于烘箱内105 ℃杀青 2 min，在70 ℃下烘干，粉碎至40目，得马铃薯粉末备用。
　　芸香苷标准品、抗坏血酸（维生素C）等标准品，购自美国Sigma公司;2，2-二苯基-1-苦基肼（2，2-diphenyl-1-picrylhydeazyl，DPPH），购自日本东京化成工业株式会社;2，6-二氯靛酚、盐酸、氢氧化钠、乙醚、浓硫酸、蒽酮、没食子酸、乙醇、福林酚试剂、硝酸铝、碳酸钠、亚硝酸钠均为国产分析纯，购自金华市医药有限公司。
　　1.2 试验设计
　　试验于金华市农业科学研究院田地（119°E、29°N）进行，栽培密度为6万～9万株/hm2，施用有机肥30 000 kg/hm2、三元复合肥1 500 kg/hm2，2017年12月播种，2018年4月初收获，3月时设施栽培须要开棚通风，降低温度。常规栽培以排水为主，设施栽培通过喷灌保持土壤湿润。
　　1.3 试验方法
　　1.3.1 营养成分含量测定 马铃薯含水量测定依照GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》[6]进行，采用直接干燥法;维生素C含量测定依照GB 5009.86—2016《食品安全国家标准 食品中抗坏血酸的测定》[7]进行，采用2，6-二氯靛酚滴定法;总蛋白质含量测定依照GB 5009.5—2010《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》[8]进行，采用自动凯氏定氮仪法;粗脂肪含量测定依照GB/T 5009.6—2003《食品中脂肪的测定》[9]进行，采用索式抽提法。
　　1.3.2 可溶性糖含量测定 马铃薯醇提液采用蒽酮比色法[10]测定其可溶性糖含量。以葡萄糖溶液浓度为横坐标、620 nm处的吸光度为纵坐标绘制标准曲线，吸光度（y1）与葡萄糖浓度（x1）之间的关系为y1=0.009 4x1+0.016 2，r12=0.999。取合适浓度的醇提液置于冰水浴中加入蒽酮试剂，混匀后沸水浴，待冷却至室温，620 nm处测定吸光度，根据式（1）计算可溶性糖含量。
　　1.3.3 淀粉含量测定 取马铃薯醇提后滤渣，加入蒸馏水搅拌均匀后于80 ℃水浴至乙醇挥干。沸水浴糊化，待冷却至室温，加入一定量高氯酸溶液混匀后取上清，重复3遍，合并上清液，蒸馏水定容至50 mL，保存备用。
　　采用高氯酸水解-蒽酮比色法[6]，测定马铃薯淀粉含量。标准曲线、样品测定方法同“1.3.2”节可溶性糖含量测定。根据式（2）计算淀粉含量。
　　1.3.4 总酚含量测定 马铃薯醇提液采用Folin-Ciocalteu法[11]测定其总多酚含量。以没食子酸溶液浓度为横坐标、765 nm处的吸光度为纵坐标绘制标准曲线，吸光度（y3）与没食子酸浓度（x3）的关系为y3=0.013 2x3-0.008 5，r32=0.995 7。醇提液与福林酚碳酸钠溶液混合后定容至10 mL，于 765 nm 处测定吸光度，根据式（3）计算总酚含量。
　　1.3.5 抗氧化能力测定 马铃薯醇提液，参照江震宇等的方法[12]。待测液与DPPH·溶液（用70%乙醇配制）混匀，避光反应30 min，于517 nm处测定吸光度Di;70%乙醇溶液与DPPH·溶液混匀，避光反应30 min，于517 nm处测定吸光度Dc;待测液与70%乙醇溶液混匀，避光反应30 min，于517 nm处测定吸光度Dj，按式（5）计算DPPH·清除率。
　　1.4 数据处理
　　本试验所有数值均为3次以上测定值，以“平均值±标准差”表示，试验数据采用SPSS 21.0软件分析，采用Origin 9.0软件进行图表绘制。
　　2 结果与分析
　　2.1 马铃薯的营养成分
　　由表1可知，常规栽培的不同品种马铃薯维生素C含量在14.750～29.200 mg/100 g（FW）之间，其中中薯20号最高，是华颂7号的1.98倍;兴佳2号次之，是华颂7号的1.73倍。兴佳2号的可溶性糖和淀粉含量均是各品种中最高的，粗脂肪和总蛋白含量与其他品种之间的差异较小，因此兴佳2号在此生长条件下其营养成分具有一定优势。
　　设施栽培的不同品种马铃薯维生素C含量在4.590～8.027 mg/100 g（FW）之间，其中中薯20号最高，是华颂7号的1.75倍;兴佳2号次之，是华颂7号的1.52倍。兴佳2号的可溶性糖含量显著高于其他品种马铃薯，粗脂肪和总蛋白含量与其他品种之间的差异较小，淀粉含量低于中薯5号但显著高于其他品种马铃薯。综合各营养成分可知，兴佳2号的营养成分均衡且含量丰富。 　　将不同栽培方式下同一品种马铃薯营养成分进行比较，经配对样本t检验，结果如表2所示。不同栽培方式对5个品种马铃薯维生素C、总蛋白含量的影响均极显著（P<0.01），中薯5号在2种栽培方式下粗脂肪含量没有显著性差异，华颂7号在2种栽培方式下可溶性糖含量没有显著性差异，除个别品种外，设施栽培的马铃薯含水量和总蛋白含量一般高于常规栽培马铃薯，而维生素C、粗脂肪、可溶性糖和淀粉含量是常规栽培马铃薯更高。
　　2.2 马铃薯的总酚含量及抗氧化活性
　　由图1可知，中薯5号、中薯3号、中薯20号、兴佳2号4个品种马铃薯在常规栽培下的多酚含量均显著高于设施栽培，设施栽培条件下，这4个品种马铃薯的多酚含量分别下降43.55%、19.30%、4326%、24.77%;而华颂7号在2种栽培方式下差异较小。
　　由图2可知，对于等浓度马铃薯提取液对DPPH·清除率而言，5个品种马铃薯均为常规栽培高于设施栽培。其中，常规栽培的中薯20号 DPPH· 清除率最高，比设施栽培的中薯20号高364.56%;常规栽培的兴佳2号对DPPH·清除率较设施栽培增加115.99%。
　　2.3 马铃薯各指标的相关性分析
　　由表3可知，维生素C含量与粗脂肪、可溶性糖、淀粉、总酚含量相关性极显著;总酚含量与淀粉含量相关性极显著;粗脂肪含量与总蛋白含量相关性极显著;可溶性糖含量与淀粉含量相关性极显著;DPPH·清除率与粗脂肪、淀粉含量相关性显著，与维生素C、总酚含量相关性极显著。
　　进一步对马铃薯维生素C、总酚含量与抗氧化活性进行相关性分析，如图3、图4所示，总酚、维生素C含量与抗氧化活性之间相关性极显著（P<0.01，表3），且总酚和维生素C含量越高，抗氧化活性越强。
　　3 结论
　　本试验结果表明，不同品种及不同栽培方式对马铃薯的维生素C、粗脂肪、总蛋白、可溶性糖、淀粉含量影响显著。在2种栽培条件下，兴佳2号马铃薯与其他品种相比，可溶性糖和淀粉含量较高，而维生素C、粗脂肪、总蛋白含量相差不大。除中薯3号外，其他品种马铃薯在常规栽培下的总蛋白含量显著的低于设施栽培;除华颂7号外，其他品种马铃薯的维生素C、粗脂肪、可溶性糖、淀粉、总酚含量及对DPPH·清除率均表现为常规栽培高于设施栽培，其中不同栽培方式对维生素C和总蛋白含量的影响最大。
　　维生素C是公认的抗氧化物质，5个品种马铃薯在常规栽培方式下的维生素C含量极显著高于设施栽培（P<0.01），常规栽培下的马铃薯多酚含量高于设施栽培，因为设施栽培下马铃薯接收到的紫外线减少，已有报道指出合适剂量紫外辐射会增强植物体内的紫外光受体和相关酶活性，从而增加多酚含量，有助于植物抵御紫外辐射，也能增强其抗氧化能力[13]。马铃薯的维生素C、总酚含量与对DPPH·的清除率呈极显著正相关，说明马铃薯的维生素C和总酚是其抗氧化活性的主要成分。
　　从营养价值角度综合评价，马铃薯作为粮食作物，须要为人们提供充足的能量供应，因此淀粉含量为重要指标，兴佳2号马铃薯不管是在常规栽培条件下还是在设施栽培条件下均具有较大的品种优势，其淀粉含量较高，具有巨大的经济价值。就栽培方式而言，常规栽培下的马铃薯的抗氧化活性均高于设施栽培;与其他4个品种马铃薯相比，中薯20号具有较高的维生素C、总酚含量和DPPH·清除率，而淀粉含量较低，说明中薯20号马铃薯具有较高的保健价值。
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